CN107102160A - 具有热电保护的加速度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有热电保护的加速度传感器，包括圆柱形的壳体，所述壳体内设置有质量块、压电晶片，所述质量块和压电晶片均安装在环形支柱上，在质量块与压电晶片之间还设置有若干个螺纹连接柱，在质量块朝向压电晶片的端面还开有与螺纹连接柱等数量的孔槽，所述孔槽以环形支柱的中心线为轴线呈环形设置，所述螺纹连接柱的一端与压电晶片固定、另一端置于孔槽内，在孔槽内还设置有弹簧，所述弹簧套在螺纹连接柱上，弹簧内径与螺纹连接柱的外径等大、外径与孔槽的内径等大。本发明解决了采用粘胶剂连接的压电式加速计受温度影响大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及具有热电保护的加速度传感器。
背景技术
经过近半个世纪的发展，压电加速度传感器的材料、结构设计和工艺都有了很大的进步。这些对改善传感器的性能起到了至关重要的作用。
加速度检测是基于测试仪器检测质量敏感加速度产生惯性力的测量，是一种全自主的惯性测量，加速度检测广泛应用于航天、航空和航海的惯性导航系统以及运载武器的制导系统中，在振动试验、地震监测、爆破工程、地基测量、地矿等领域也有广泛应用。
加速度传感器的种类繁多，大致分为压电式、压阻式、应变式、电容式、振梁式等。压电式加速度传感器又称压电加速度计，它属于惯性式传感器，利用某些物质如石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。
现有技术中的压电式加速度传感器容易受到温度环境的影响，环境温度变化将使压电材料的压电常数d、介电常数ε、电阻率ρ和弹性系数k等机电特性参数发生变化。d和k的变化将影响传感器的输出灵敏度；ε和ρ的变化会导致时间常数τ＝RC的变化，从而使传感器的低频响应变坏。
另外，常用的压电式加速度传感器是由预压弹簧、质量块、基座、压电元件和外壳组成，质量块粘到装在中心支柱上的压电元件上。由于粘胶剂会随温度的增高而变软，因此其工作温度受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供具有热电保护的加速度传感器，解决采用粘胶剂连接的压电式加速计受温度影响大的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
具有热电保护的加速度传感器，包括圆柱形的壳体，所述壳体内设置有质量块、压电晶片，所述质量块和压电晶片均安装在环形支柱上，在质量块与压电晶片之间还设置有若干个螺纹连接柱，在质量块朝向压电晶片的端面还开有与螺纹连接柱等数量的孔槽，所述孔槽以环形支柱的中心线为轴线呈环形设置，所述螺纹连接柱的一端与压电晶片固定、另一端置于孔槽内，在孔槽内还设置有弹簧，所述弹簧套在螺纹连接柱上，弹簧内径与螺纹连接柱的外径等大、外径与孔槽的内径等大。进一步的，现有技术中的质量块与压电晶片通常采用粘胶剂固定在一起，但随着温度的升高，粘胶剂会变软融化，使得质量块、压电晶片之间的紧固力变差。本发明设计了一种新的固定方式，质量块与压电晶片通过螺纹连接柱、弹簧和孔槽配合的方式连接，使得质量块与压电晶片在震动过程中可连接的更加紧密，工作温度不受影响。具体原理为：弹簧套在螺纹连接柱上，弹簧内径与螺纹连接柱外径等大、外径与孔槽的内径等大，该结构使得质量块与压电晶片固定为一体，不易脱落；加速度计受振时，质量块也受到震动，置于孔槽内的螺纹连接柱与弹簧之间、弹簧与孔槽之间也产生相对摩擦力，弹簧受到摩擦力吸热膨胀，使得弹簧与螺纹连接柱之间、弹簧与孔槽之间的紧固力更强，更不易脱落。孔槽以环形支柱的中心线为轴线呈环形设置，还保证了质量块与压电晶片之间连接的稳定性。
在螺纹连接柱上还套有防滑环，所述防滑环位于孔槽和压电晶片之间。进一步的，防滑环用于进一步保护孔槽内的弹簧，避免弹簧在意外脱离处孔槽时损伤压电晶片；同时，防滑环也起到限位作用，将弹簧限制在孔槽内，增强固定结构的稳定性。
还包括吸热层，所述吸热层沿壳体内壁均匀设置。进一步的，压电式加速度传感器在震动过程中，内部器件会发热，设置在壳体内壁的吸热层将热量吸收，以降低壳内空腔的温度，避免了压电材料的压电常数d、介电常数ε、电阻率ρ和弹性系数k等机电特性参数受高温而发生变化的问题。
还包括散热片，所述散热片沿壳体的周向方向均匀设置。进一步的，吸热层将热量吸收传递到壳体上，散热片用于将壳体上的热量散发出去。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明具有热电保护的加速度传感器，质量块与压电晶片通过螺纹连接柱、弹簧和孔槽配合的方式连接，使得质量块与压电晶片在震动过程中可连接的更加紧密，工作温度不受影响；吸热层和散热片配合作用，可保持壳体内部空腔的温度保持在良好状态，延长压电器件的使用寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明质量块与压电晶片固定处的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-壳体，2-质量块，3-压电晶片，4-环形支柱，5-螺纹连接柱，6-孔槽，7-弹簧，8-防滑环，9-吸热层，10-散热片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1、2所示，本发明具有热电保护的加速度传感器，包括圆柱形的壳体1，所述壳体1内设置有质量块2、压电晶片3，所述质量块2和压电晶片3均安装在环形支柱4上，在质量块2与压电晶片3之间还设置有3个螺纹连接柱5，在质量块2朝向压电晶片3的端面还开有与螺纹连接柱5等数量的孔槽6，所述孔槽6以环形支柱4的中心线为轴线呈环形设置，所述螺纹连接柱5的一端与压电晶片3固定、另一端置于孔槽6内，在孔槽6内还设置有弹簧7，所述弹簧7套在螺纹连接柱5上，弹簧7内径与螺纹连接柱5的外径等大、外径与孔槽6的内径等大。在螺纹连接柱5上还套有防滑环8，所述防滑环8位于孔槽6和压电晶片3之间。防滑环8采用二氧化硅硅片制成。通过以上结构解决了采用粘胶剂连接的压电式加速计受温度影响大的问题。
实施例2
如图1所示，本发明具有热电保护的加速度传感器，在实施例1的基础上，还包括吸热层9，所述吸热层9沿壳体1内壁均匀设置。还包括散热片10，所述散热片10沿壳体1的周向方向均匀设置。吸热层9采用铝阳极氧化液涂抹在壳体1内壁上制成。吸热层和散热片配合作用，可保持壳体内部空腔的温度保持在良好状态，不仅避免了压电材料的压电常数d、介电常数ε、电阻率ρ和弹性系数k等机电特性参数受高温而发生变化的问题，还延长压电器件的使用寿命。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.具有热电保护的加速度传感器，包括圆柱形的壳体(1)，所述壳体(1)内设置有质量块(2)、压电晶片(3)，所述质量块(2)和压电晶片(3)均安装在环形支柱(4)上，其特征在于，在质量块(2)与压电晶片(3)之间还设置有若干个螺纹连接柱(5)，在质量块(2)朝向压电晶片(3)的端面还开有与螺纹连接柱(5)等数量的孔槽(6)，所述孔槽(6)以环形支柱(4)的中心线为轴线呈环形设置，所述螺纹连接柱(5)的一端与压电晶片(3)固定、另一端置于孔槽(6)内，在孔槽(6)内还设置有弹簧(7)，所述弹簧(7)套在螺纹连接柱(5)上，弹簧(7)内径与螺纹连接柱(5)的外径等大、外径与孔槽(6)的内径等大。
2.根据权利要求1所述的具有热电保护的加速度传感器，其特征在于，在螺纹连接柱(5)上还套有防滑环(8)，所述防滑环(8)位于孔槽(6)和压电晶片(3)之间。
3.根据权利要求1所述的具有热电保护的加速度传感器，其特征在于，还包括吸热层(9)，所述吸热层(9)沿壳体(1)内壁均匀设置。
4.根据权利要求1所述的具有热电保护的加速度传感器，其特征在于，还包括散热片(10)，所述散热片(10)沿壳体(1)的周向方向均匀设置。
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